Méthodes de réutilisation des fréquences
Le concept de réutilisation des fréquences est souvent employé dans les technologies de communication sans fil, en particulier dans les réseaux cellulaires à travers le monde. Il définit la procédure d'une seule fréquence de porteuse utilisée de manière itérative, ou répétée, dans des zones géographiques distinctes pour une facilitation et une couverture maximales des utilisateurs. Cette procédure a débuté avec les réseaux cellulaires AMPS (advanced mobile phone service) de première génération et a été adaptée avec succès par les réseaux de deuxième et troisième génération. Bien que les méthodes pratiques de réutilisation d'une seule fréquence varient selon les réseaux, les principes originaux sont restés les mêmes.
Principes
Le principe de base de la réutilisation des fréquences établit ses fondations sur l'idée d'utiliser un nombre limité de canaux de fréquence disponibles (ou attribués) dans des emplacements géographiques différents et distants. En fait, un réseau cellulaire est généralement divisé en petits segments géographiques ou « cellules » contenus dans un ensemble plus grand appelé « grappe » (cluster), et chaque cellule a son propre ensemble de fréquences de porteuse montante et descendante. De cette manière, toutes les cellules voisines ont des ensembles différents de fréquences de porteuse, et cette différence est maintenue pour éviter les interférences entre leur transmission et leur réception. Cela est conforme à une loi de base de la communication sans fil, qui stipule que des fréquences similaires ne peuvent pas être utilisées de manière répétitive dans une zone géographique limitée, car cela entraîne leur annulation ou la création d'interférences, ce qui interrompt le processus de communication.
Théorie
Chaque réseau cellulaire se voit allouer une bande (groupe) de fréquences de fonctionnement, sur lesquelles ses procédures de communication ont lieu. À cet égard, allouer à chaque cellule sa propre fréquence de porteuse distincte et ne pas la réutiliser à nouveau entraînerait une couverture limitée d'un réseau cellulaire, et pour cette raison, chaque fréquence doit être réutilisée dans différentes cellules après un espacement significatif les séparant. Cette distance est généralement obtenue théoriquement, avec une formule standard de D=R√3N, où « D » est la distance requise pour la réutilisation de la fréquence, « R » est le rayon approximatif de chaque cellule et « N » désigne le nombre de cellules par grappe. De plus, il y a aussi une limite qui définit à quelle fréquence une seule fréquence peut être réutilisée dans une grappe, et elle est obtenue théoriquement en utilisant la formule 1/K, où « K » est le nombre de cellules qui ne sont pas autorisées à utiliser une fréquence similaire dans une grappe.
Applications pratiques
Le concept de réutilisation des fréquences est adapté par chaque grand réseau cellulaire en opération à travers le monde. Par exemple, les réseaux comme GSM (global system for mobile communications), CDMA (code division multiple access), UMTS (universal mobile communication system), WCDMA (wideband code division multiple access) et 3GPP LTE (third-generation partnership protocol long-term evolution) pratiquent largement les concepts de réutilisation des fréquences dans leur réseau de communication principal. De plus, certains de ces réseaux (comme GSM et UMTS) réutilisent des fréquences similaires dans les secteurs cellulaires aussi. Une différence pratique standard entre deux cellules est maintenue à quelques miles, et chaque cellule peut être divisée en secteurs pour une réutilisation accrue des fréquences. Cependant, faire cela pratiquement entraîne des interférences plus élevées entre les téléphones portables communicants et leurs stations émettrices.
Signification
La signification la plus largement reconnue des méthodes de réutilisation des fréquences inclut une facilitation accrue des utilisateurs et une couverture de réseau accrue. En d'autres termes, le concept de réutiliser un seul canal de fréquence de manière répétée sur des emplacements suffisamment distants est la solution pratique perçue pour augmenter le nombre d'utilisateurs de téléphones portables dans une cellule, une grappe et, finalement, dans le réseau, ce qui est proportionnel à la couverture globale du réseau d'un système de communication cellulaire.